結構性土在能量轉化過程中的損傷演化規律研究

李忠友+劉元雪+李永毅+甘怡

摘 要：結構性土在受荷變形過程中，隨著結構的破損，土體的力學性質逐漸由天然狀態向完全破損狀態（重塑狀態）轉變，而損傷變量及其演化規律是反映這種轉變的核心所在。從損傷耗能的角度，定義了適應結構性土損傷機制的損傷變量表達式。從體應變與剪應變引起的土體損傷耗能不同機制，按照相容概率事件的疊加原理，建立了一般應變狀態下土體損傷演化規律的基本表達式。通過一系列的結構性土的三軸壓縮試驗結果分析，得出了該土體的損傷演化方程，揭示了體應變與剪應變引起的損傷遵守不同的演化規律。理論計算結果與試驗吻合，表明按此方法得到的損傷演化方程能夠較好的反映結構性土的應力應變關系。

關鍵詞：結構性土；損傷；能量耗散；演化方程

中圖分類號：TU411

文獻標志碼：A 文章編號：1674-4764（2017）05-0040-09

Abstract：In the process of loading and deformation， the mechanics charactevistics of structured soils will be changed from natural state to damage state （remolded state） with the damage of structure； the damage variable and its evaluation equation are core to reflect the change. The variable expression is given for structured soils damage from the basic idea that damage is a course of energy dissipation. From the different mechanism of energy dissipation aroused by volumetric strain and shear strain， a basic expression that suits to general strain condition is put forward based on principle of superposition of compatible probability event. Through the analysis of the triaxial compression test， the damage evaluation equation to structured soils is set up， and it is revealed that the damage aroused by volumetric strain and shear strain abides by different evaluation law. Numerical calculation result can reflect the text perfectly， and it indicates that the method can reflect the stress-strain relation of structured soils perfectly.

Keywords：structured soils； damage； energy dissipation； evaluation equation

結構性對天然土體的材料性能、力學響應及工程性質有著重要影響[1-2]，開展天然土體結構性研究具有重要的理論意義和工程應用價值。目前，研究土體結構性的很多，其中，利用損傷理論描述土體結構破損的過程，可以很好的解釋結構性土的特殊性質，是一種切實可行的方法。結構性土體在荷載等外部因素作用下的破壞過程可以視為“結構單元”逐漸損傷的過程，因而，用損傷理論研究土體結構性的關鍵是尋找能夠反映土體破損規律的損傷變量，并建立相應的損傷演化方程。目前，研……